本發(fā)明屬于圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域，尤其是一種紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置和校正方法。

背景技術(shù)：

圖像配準(zhǔn)是紅外與可見(jiàn)光圖像融合技術(shù)的瓶頸之一，它可以將可見(jiàn)光圖像和紅外圖像進(jìn)行有效地匹配、疊加，為后續(xù)融合處理提供在空間和時(shí)間上具有高度關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)，可以解決融合圖像模糊、質(zhì)量差、不符合人眼視覺(jué)習(xí)慣的問(wèn)題，受到各國(guó)科研工作者的重視。

紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)屬于多模態(tài)圖像配準(zhǔn)，其配準(zhǔn)方法主要有兩類：基于圖像區(qū)域的方法和基于圖像特征的方法?；趫D像區(qū)域的配準(zhǔn)方法通常是用圖像的某一區(qū)域或者整幅圖像去估計(jì)圖像之間在空間幾何上的變換參數(shù)，常見(jiàn)配準(zhǔn)方法有相關(guān)類方法、相位相關(guān)法、概率型測(cè)度法等?；趫D像特征的配準(zhǔn)方法提取圖像中對(duì)比例、旋轉(zhuǎn)、平移、照度等保持不變的特征,利用了圖像的高層信息,適合于多模態(tài)圖像分析。根據(jù)上述方法，國(guó)內(nèi)科研人員為圖像配準(zhǔn)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，劉宏娟，郭寶龍研制了航拍圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，采用S-SIFT算法，解決了無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中拍攝獲取的航拍圖像分辨率低，且易受到光照和噪聲的干擾的問(wèn)題。劉衛(wèi)光采用相位相關(guān)法，設(shè)計(jì)了一種紅外與可見(jiàn)光圖像融合及配準(zhǔn)系統(tǒng)，得到了精確的配準(zhǔn)圖像。聶宏賓提出了基于似然函數(shù)EM迭代的圖像配準(zhǔn)算法，該算法以圖像邊緣作為配準(zhǔn)點(diǎn)特征,將異源圖像配準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為邊緣點(diǎn)集配準(zhǔn)，通過(guò)點(diǎn)集的高斯混合建模建立了點(diǎn)集配準(zhǔn)似然函數(shù)，以該函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，仿射變換參數(shù)作為優(yōu)化變量，利用EM迭代優(yōu)化方法進(jìn)行最優(yōu)變換參數(shù)求解。迭代過(guò)程中,引入基于概率密度自適應(yīng)閾值分割的外點(diǎn)剔除機(jī)制，解決了外點(diǎn)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的干擾問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了邊緣點(diǎn)集的精確配準(zhǔn)，利用實(shí)測(cè)的可見(jiàn)光和紅外圖像進(jìn)行了算法驗(yàn)證，證明了該算法的有效性。從以上分析來(lái)看，紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)的發(fā)展主要局限在理論分析與算法研究領(lǐng)域，針對(duì)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)的研究較少，且圖像配準(zhǔn)功能大多是圖像處理系統(tǒng)中的一部分，缺少專門對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)或配準(zhǔn)參數(shù)校正的系統(tǒng)，這很大程度上制約了紅外與可見(jiàn)光圖像融合技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，設(shè)置紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器的位置成不同角度，在保證光軸互相平行時(shí)同時(shí)拍攝棋盤形校正靶的圖像，并根據(jù)棋盤形校正靶與校正裝置的距離以及圖像重影，計(jì)算可見(jiàn)光圖像的平移和縮放校正參數(shù)，所得參數(shù)實(shí)現(xiàn)了紅外與可見(jiàn)光圖像融合系統(tǒng)中紅外圖像與可見(jiàn)光圖像的自適應(yīng)配準(zhǔn)；該裝置能夠?qū)Σ煌潭ㄐ问降奶綔y(cè)器進(jìn)行配準(zhǔn)校正能夠?qū)Σ煌吧畹哪繕?biāo)進(jìn)行配準(zhǔn)，減少了圖像數(shù)據(jù)量，加快了運(yùn)算速度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，包括：

探測(cè)裝置，包括固定支架、固定底座、紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置，紅外探測(cè)裝置通過(guò)固定支架安裝在固定底座上，紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置通過(guò)卡槽連接；

光軸校正裝置，用于調(diào)節(jié)紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置之間的光軸平行度；

棋盤形校正靶，用作探測(cè)校正的測(cè)量目標(biāo)；

圖像傳輸裝置，用于傳輸紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置采集到的圖像；

計(jì)算機(jī)，用于融合紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置采集到的圖像；

其中，紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置通過(guò)圖像傳輸裝置連接至計(jì)算機(jī)；

電源模塊，用于為探測(cè)裝置、棋盤形校正靶和計(jì)算機(jī)供電。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，紅外探測(cè)裝置包括測(cè)距機(jī)、紅外探測(cè)器、紅外探測(cè)器套筒和紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)，所述紅外探測(cè)器與紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)固定連接，紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)和測(cè)距機(jī)設(shè)置在紅外探測(cè)器套筒內(nèi)部，紅外探測(cè)器套筒外圍均勻設(shè)置有凹陷的紅外探測(cè)器套筒固定卡槽，測(cè)距機(jī)設(shè)置在紅外探測(cè)器套筒下方。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，紅外探測(cè)器套筒外圍每隔30°設(shè)置一個(gè)紅外探測(cè)器套筒固定卡槽。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，可見(jiàn)光探測(cè)裝置包括可見(jiàn)光探測(cè)器、可見(jiàn)光探測(cè)器套筒和可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述可見(jiàn)光探測(cè)器與可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)固定連接，可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在可見(jiàn)光探測(cè)器套筒內(nèi)部，可見(jiàn)光探測(cè)器套筒外圍均勻設(shè)置有突出的可見(jiàn)光探測(cè)器套筒固定卡槽。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，可見(jiàn)光探測(cè)器套筒外圍每隔30°設(shè)置一個(gè)可見(jiàn)光探測(cè)器套筒固定卡槽。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，棋盤形校正靶的靶面由橫向設(shè)置和縱向設(shè)置的鎢絲組成，鎢絲之間留有空隙。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，棋盤形校正靶還包括升降底座，用于調(diào)節(jié)棋盤形校正靶2靶面的高度。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，所述鎢絲由電源模塊加熱。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正方法，包括以下步驟：

步驟1：在暗室內(nèi)固定探測(cè)裝置，利用光軸校正裝置調(diào)節(jié)紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器之間的光軸平行度；

步驟2：將探測(cè)裝置置于室外，將棋盤形校正靶放置在紅外探測(cè)器的最大探測(cè)距離處；

步驟3：打開測(cè)距機(jī)，測(cè)量棋盤形校正靶到探測(cè)裝置的距離，并將距離信息傳輸至計(jì)算機(jī)中；

步驟4：連接棋盤形校正靶和電源系統(tǒng)進(jìn)行加熱，打開紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器，分別采集到紅外圖像和可見(jiàn)光圖像，并將圖像通過(guò)圖像傳輸裝置傳輸至計(jì)算機(jī)中；

步驟5：計(jì)算機(jī)接收并融合紅外圖像和可見(jiàn)光圖像，再判斷融合圖像是否有重影；

步驟6：若融合圖像有重影，則以紅外圖像為基準(zhǔn)，移動(dòng)或縮放可見(jiàn)光圖像，直到融合圖像重影消失，記錄此時(shí)棋盤形校正靶與探測(cè)裝置的距離、可見(jiàn)光圖像的移動(dòng)量或縮放量；若融合圖像沒(méi)有重影，記錄棋盤形校正靶與探測(cè)裝置的距離、可見(jiàn)光圖像的位置參數(shù)；

步驟7：判斷棋盤形校正靶與探測(cè)裝置的距離是否大于10米，若是，則向靠近探測(cè)裝置的方向移動(dòng)棋盤形校正靶10米，重復(fù)步驟3到步驟6；若否，則結(jié)束配準(zhǔn)參數(shù)校正，將所有配準(zhǔn)參數(shù)繪制成表格。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正方法，步驟1中光軸校正裝置將紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器之間的光軸平行度調(diào)節(jié)至光軸平行度大于95％。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明的校正裝置根據(jù)目標(biāo)與裝置的距離，計(jì)算圖像的平移和縮放校正參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了紅外圖像與可見(jiàn)光圖像融合后的圖像自動(dòng)配準(zhǔn)；

2、本發(fā)明的校正裝置不受目標(biāo)距離的影響，能夠?qū)Σ煌吧畹哪繕?biāo)進(jìn)行配準(zhǔn)；

3、本發(fā)明的校正裝置可以在紅外探測(cè)器與可見(jiàn)光探測(cè)器成不同角度的時(shí)候進(jìn)行配準(zhǔn)參數(shù)校正；

4、本發(fā)明的校正方法采用數(shù)據(jù)標(biāo)定方法，減少了圖像數(shù)據(jù)量，加快了運(yùn)算速度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明的探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的棋盤形校正靶結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正方法流程圖；

圖5是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)融合圖像的流程圖。

附圖標(biāo)記含義：1：探測(cè)裝置，2：棋盤形校正靶，3：圖像傳輸裝置，4：光軸校正裝置，5：計(jì)算機(jī)，6：電源模塊，7：可見(jiàn)光探測(cè)器套筒，8：可見(jiàn)光探測(cè)器，9：紅外探測(cè)器套筒固定卡槽，10：紅外探測(cè)器，11：可見(jiàn)光探測(cè)器套筒固定卡槽，12：固定支架，13：紅外探測(cè)器套筒，14：紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)，15：可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，16：測(cè)距機(jī)，17：鎢絲，18：升降底座。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提出一種紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，如圖1所示，包括探測(cè)裝置1、光軸校正裝置4、棋盤形校正靶2、圖像傳輸裝置3、計(jì)算機(jī)5和電源模塊6，其中：

探測(cè)裝置1，包括固定支架12、固定底座、紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置，紅外探測(cè)裝置通過(guò)固定支架12安裝在固定底座上，紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置通過(guò)卡槽連接。

如圖2所示，紅外探測(cè)裝置包括測(cè)距機(jī)16、紅外探測(cè)器10、紅外探測(cè)器套筒13和紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)14，所述紅外探測(cè)器10與紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)14固定連接，紅外探測(cè)器固定結(jié)構(gòu)14和測(cè)距機(jī)16設(shè)置在紅外探測(cè)器套筒13內(nèi)部，紅外探測(cè)器套筒13外圍每隔30°均勻設(shè)置有凹陷的紅外探測(cè)器套筒固定卡槽9，測(cè)距機(jī)16設(shè)置在紅外探測(cè)器套筒13下方，用于測(cè)量被測(cè)目標(biāo)與探測(cè)裝置間的距離，并將距離信息傳輸至計(jì)算機(jī)5中。

如圖2所示，可見(jiàn)光探測(cè)裝置包括可見(jiàn)光探測(cè)器8、可見(jiàn)光探測(cè)器套筒7和可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15，所述可見(jiàn)光探測(cè)器8與可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15固定連接，可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15設(shè)置在可見(jiàn)光探測(cè)器套筒7內(nèi)部，可見(jiàn)光探測(cè)器套筒7外圍每隔30°均勻設(shè)置有突出的可見(jiàn)光探測(cè)器套筒固定卡槽11。在暗室中進(jìn)行光軸調(diào)校時(shí)，可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15在圖像中的目標(biāo)存在模糊或不重合的情況下，能夠?qū)梢?jiàn)光探測(cè)器8進(jìn)行上、下、左、右、俯仰調(diào)整，使融合后圖像中的目標(biāo)完全重合。

紅外探測(cè)器套筒固定卡槽9和可見(jiàn)光探測(cè)器套筒固定卡槽11可以互相咬合，根據(jù)實(shí)際需要，通過(guò)卡槽可見(jiàn)光探測(cè)器8可以和紅外探測(cè)器10以多種角度進(jìn)行組合固定，即只要紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器的光軸互相平行，紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器的位置可以成不同角度，本系統(tǒng)也能進(jìn)行配準(zhǔn)參數(shù)的校正，而探測(cè)器固定角度不同時(shí)，配準(zhǔn)參數(shù)的校正大小也不一樣，也就是說(shuō)本系統(tǒng)可以對(duì)不同形式的探測(cè)器固定方式進(jìn)行配準(zhǔn)校正，這也是本系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)。如圖2，可見(jiàn)光探測(cè)器套筒可以放置在圖上的位置，也可以通過(guò)卡槽放在紅外探測(cè)裝置的上放，也可以放置在其右側(cè)，不同的位置配準(zhǔn)參數(shù)不同，本系統(tǒng)均可以進(jìn)行校正。

光軸校正裝置4，在室內(nèi)模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)，配合使用可見(jiàn)光探測(cè)器多維調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15來(lái)調(diào)節(jié)紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器之間的光軸平行度，使其大于等于95％。

棋盤形校正靶2，如圖3所示，用作探測(cè)校正的測(cè)量目標(biāo)。棋盤形校正靶的靶面由橫向設(shè)置和縱向設(shè)置的鎢絲17組成棋盤形狀，鎢絲17之間留有空隙防止電源短路，所述鎢絲17由電源模塊6進(jìn)行加熱，使鎢絲17與周圍產(chǎn)生溫度差，使其在紅外探測(cè)器10中很好地成像。棋盤形校正靶2還包括升降底座18，用于調(diào)節(jié)棋盤形校正靶2靶面的高度，使它的中心點(diǎn)與紅外探測(cè)器10的中點(diǎn)在同一條水平線上。

圖像傳輸裝置3，用于傳輸紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置采集到的圖像。

計(jì)算機(jī)5，用于融合紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置采集到的圖像，并判斷圖像是否被配準(zhǔn)。

其中，紅外探測(cè)裝置和可見(jiàn)光探測(cè)裝置通過(guò)圖像傳輸裝置3連接至計(jì)算機(jī)。

電源模塊6，用于為探測(cè)裝置1、棋盤形校正靶2和計(jì)算機(jī)5供電。

基于上述紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正裝置，還提出了一種紅外與可見(jiàn)光圖像配準(zhǔn)參數(shù)校正方法，如圖4、圖5所示，包括以下步驟：

步驟1：在暗室內(nèi)固定探測(cè)裝置，利用光軸校正裝置在室內(nèi)模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)，調(diào)節(jié)紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器之間的光軸平行度，使紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器之間的光軸平行度大于95％；

步驟2：將探測(cè)裝置置于室外，將棋盤形校正靶放置在紅外探測(cè)器的最大探測(cè)距離處；

步驟3：打開測(cè)距機(jī)，測(cè)量棋盤形校正靶到探測(cè)裝置的距離，并將距離信息傳輸至計(jì)算機(jī)中；

步驟4：連接棋盤形校正靶和電源系統(tǒng)進(jìn)行加熱，打開紅外探測(cè)器和可見(jiàn)光探測(cè)器，分別采集到紅外圖像和可見(jiàn)光圖像，并將圖像通過(guò)圖像傳輸裝置傳輸至計(jì)算機(jī)中；

步驟5：計(jì)算機(jī)接收并融合紅外圖像和可見(jiàn)光圖像，再判斷融合圖像是否有重影；

步驟6：若融合圖像有重影，則以紅外圖像為基準(zhǔn)，移動(dòng)或縮放可見(jiàn)光圖像，直到融合圖像重影消失，記錄此時(shí)棋盤形校正靶與探測(cè)裝置的距離、可見(jiàn)光圖像的移動(dòng)量或縮放量；若融合圖像沒(méi)有重影，記錄棋盤形校正靶與探測(cè)裝置的距離、可見(jiàn)光圖像的位置參數(shù)；

步驟7：判斷棋盤形校正靶與探測(cè)裝置的距離是否大于10米，若是，則向靠近探測(cè)裝置的方向移動(dòng)棋盤形校正靶10米，重復(fù)步驟3到步驟6；若否，則結(jié)束配準(zhǔn)參數(shù)校正，將所有配準(zhǔn)參數(shù)繪制成表格。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。